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城市道路设计中BIM技术的运用

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：何冲

[导读] 摘要：Building Information Modeling简称BIM，全称建筑信息建模，是一种建模技术，以数据信息为基础，将数据信息以模型模拟的方式呈现，这种技术以实际数据为基础，但是展现又更为直观，最早是应用于建筑行业，随着技术的发展，各个行业看到BIM技术的优势之后，先后将BIM技术应用于本行业，尤其是道路工程，在设计之初往往都会利用BIM技术进行建模，方便设计出更加合理的道路路线方案。

        哈尔滨市市政工程设计院有限公司黑龙江省哈尔滨市 150090
        摘要：Building Information Modeling简称BIM，全称建筑信息建模，是一种建模技术，以数据信息为基础，将数据信息以模型模拟的方式呈现，这种技术以实际数据为基础，但是展现又更为直观，最早是应用于建筑行业，随着技术的发展，各个行业看到BIM技术的优势之后，先后将BIM技术应用于本行业，尤其是道路工程，在设计之初往往都会利用BIM技术进行建模，方便设计出更加合理的道路路线方案。
        关键词：城市道路设计；BIM技术；运用
        引言
        BIM技术目前被广泛翻译为建筑信息模型，但其实BIM可以应用于几乎所有的建设行业。BIM技术的基本原理是建模-仿真-分析，建模的数据来源于项目的基础资料，包括地形地貌、规范标准等。信息、标准是以工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，通过模型的建立，运用数字信息仿真模拟建设项目的真实信息。BIM是通过三维的建设模型代替传统的二维图纸表达的一种设计思路，是一种更高级的表现设计意图方式。将BIM技术运用在建设项目全过程，设计意图表达更加完整、设计变更率降低，还可以从源头控制项目投资，同时它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。
        1 BIM技术概述
        BIM技术主要依托于计算机技术、大数据技术，构建建筑工程三维立体模型，具有直观性、清晰性的特点，既是模型，也是一种新型的工程理念。BIM技术基础大数据技术，对工程进行数据信息收集，将数据信息转变为立体模型，通过模型将工程每个施工阶段内容充分展现出来。设计人员通过对模型的观察与分析，能够检查出设计中存在的问题，并及时改正。同时，是设计人员设计工程施工方案的重要依据，能够提升工程施工设计效率与水平，避免出现工程设计与工程实际施工不相符的问题。综上所述，BIM技术应用在工程设计之中，意义十分重大，推动我国工程朝着技术化、体系化、规范化、现代化方向不断深入发展。
        2城市道路设计中BIM技术的运用
        2.1管网综合
        传统市政管线对于平面分布图、管线综合横断面和交叉节点图只能够表达一个截面或者说是局部的信息，难以整体分析管线综合信息，致使管线的交叉部分不能完整呈现。BIM技术能够在施工前对项目工程进行模拟预施工，以预施工的方式检测出管线是否碰撞和交叉，对“碰撞点”进行调整，调整后带来的一系列连锁反应即时反馈到项目工程的其他位置，从而在真正施工时规避这些一些问题发生，不会产生调整的盲点和遗漏，保证完整的管线综合，减少因计划变更和返工带来的损失。市政管线综合当中BIM设计所标注的都是准确标高，施工人员在后期施工的过程中必须严格按照设计标高施工作业，防止因为标注不完整和控制高程的单一限制造成施工效率和质量的下滑。
        2.2三维设计
        BIM在道路设计中的应用，最关键的就是建立道路模型，一般包含如下几个关键要素。其一，地形地质模型，地形模型是一个可见的包含地面模型、道路模型、模型、隧道模型、地下管线等模型的一个综合模型。在选线当中基于GIS系统，确定具体路线后，按照电子地图，地下管线设计资料，竣工图等，以及实测结果设计一个概略模型，其中涵盖地质条件，地下管线情况，周边建筑情况等。引入地形影响，作为模型的表面纹理，叠加至地形图，由此呈现较为真实的一个道路周边地形地质情况的三维场景。在场景中添加道路模型，而道路模型应当细化为道路路线、（如高架）、隧道、立交以及附属设施，分别建立各自的子模型，然后依据选线情况确定模型在场景中的具体位置，并拼合为一个完整的道路模型，并赋予模型具体的物理参数，包括平纵横参数，路基、护栏、中间带、绿化带等参数。

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道路模型完成后，应由景观设计专业，结合模型进行景观设计，采取可视化方法，在原有模型上添加各类景观模型，保证景观与道路协调。
        2.3场地规划设计
        在市政道路设计中，场地规划是一项尤为重要的内容，直接决定工程施工质量的好坏，应引起设计人员的重视。传统的市政道路设计场地规划主要是依靠人工进行土地测量，得出的数据精准度较低，影响市政道路工程施工质量。使用BIM技术能够极大的提升工程场地划分、测量的精准度，是确保市政道路工程质量的重要保障。应用BIM技术进行市政工程场地划分，能够将较为抽象的平面图形，以立体、可视的形式展现出来，设计人员能够清楚的对工程各个部分的场地划分具有直观、清晰的认知。有利于设计人员提出合理设计与布置场地，优化市政工程设计方案，避免出现多次设计方案的修改，从一定程度上降低工程施工成本，提升企业经济效益。
        2.4施工模拟
        利用BIM技术建立起道路几何模型以及施工过程模型后，可以采取BIM技术中的施工模拟模块，对施工方案进行实时、交互和逼真的模拟，进而对已有的施工方案进行验证、优化以及完善，在施工模拟中能够预知到实际施工可能出现的问题，进而提前做好预防措施，避免以及减少返工和资源浪费现象，优化施工方案，整个过程先是通过BIM建模，然后组建虚拟施工环境，设定运动关系以及运动顺序，执行定义好的程序进行施工模拟，模拟结束后给出相应的模拟结果分析，如果满足要求则转入综合分析，判断施工方案是否最优，若是则确定为最优方案，若不是，则选用其他方案重新进行运动关系和运动顺序的设定，再次执行模拟，若结果不满足要求，则调整参数或调整方案，重复上述步骤，循环模拟，直至找到最优施工方案。
        2.5协调水、电、暖管线
        城市道路设计中一个比较大的难点是地下管线的协调问题，需要基于BIM构建相应的管线模型，并整合为一体。为了确保管线布置科学合理，必须要进行碰撞检测，一般采取多专业综合碰撞检测（注意，各专业构建好模型后，需要各自完成各自专业模型的碰撞检测），暖通、水电、道路、结构等各专业要协同进行综合碰撞检测，但是一个完整的城市道路模型实体数量庞大，排布复杂，如果一次全部碰撞检测，可能需要超级计算机来进行，一般计算机可能会非常慢，因此为了提高效率，一般要求在完成功能前提下，尽量减少显示实体的数量，进而快速得到碰撞检测结果，然后根据碰撞检测结果去优化水、电、暖管线布置方案，确保最优。
        结语
        道路工程是直接关系国计民生的重要工程，BIM技术的引进，让道路工程设计更直观，缩短了道路工程项目的设计周期。是走在时代前沿的高水平技术，BIM技术在道路工程设计阶段的应用直接简化方案设计流程，缩短了方案设计时间，为促进我国道路网建设起到了巨大的积极作用。本文重点分析了BIM技术在道路工程设计阶段的应用，促进BIM技术在道路工程领域更深层次的应用。
        参考文献：
        ［1］王萌．BIM技术在公路工程设计中的应用分析［J］．建材与装饰，2020（9）：249-250．
        ［2］王若檀，李红阳．BIM技术在公路工程设计中的应用分析［J］．工程建设与设计，2019（11）：208-210．
        ［3］张达峰.BIM技术应用在市政道路设计中的优势及阻力分析［J］.工程与建设，2019，33（5）：711-712.
        ［4］王旭良，袁有生，杨万伟，等.探讨基于BIM的市政道路优化与设计［J］.智能建筑与智慧城市，2019（9）：47-48+54.
        ［5］余拥华.BIM技术在市政道路设计中的应用分析［J］.科技风，2019（18）：111.
        ［6］张晓恒.BIM技术在市政道路设计优化的应用研究［J］.智能城市，2019，5（21）：35-36.